איור אמן של חורים שחורים מתנגשים. קרדיט: LIGO/T. פייל
רק בפעם השנייה בהיסטוריה, שני כלים מדעיים רבי עוצמה על כדור הארץ זיהו ישירות אדוות במרקם החלל והזמן שנשלחו על ידי שני חורים שחורים מתנגשים.
ב-26 בדצמבר 2015, שני המכשירים הזהים המרכיבים את מצפה הכבידה-גלי הלייזר (LIGO) - הממוקם בוושינגטון ולואיזיאנה - תיעדו את האות מהתנגשות החורים השחורים המסתוריים המתמזגים. לקח 1.4 מיליארד שנים עד שהאות של ההתנגשות המסיבית הגיע לכדור הארץ.
LIGO שמעה את אדוות החלל-זמן הראשונות שנוצרו על ידי מיזוג חור שחור ב-14 בספטמבר 2015, ופתחו תחום חדש של פיזיקה למדענים לחקור.
האדוות האלה במרחב-זמן, המכונהגלי כבידה, מיוצרים במהלך אירועים קוסמיים קיצוניים.
תמונה זו מתארת שני חורים שחורים רגע לפני שהם התנגשו. קרדיט: S. Ossokine /A. Buonanno,/Max T. Dietrich/ R. HaasMax Planck Institute
"העידן של אסטרונומיה של גלי כבידה החל", אמרה מדענית LIGO גבריאלה גונזלס במהלך מסיבת עיתונאים שהכריזה על הממצא החדש.
חשבו על מרחב-זמן כעל טרמפולינה. כל עצם מסיבי במיוחד, כמו כוכב לכת, כוכב או חור שחור, מדכא את החומר הזה רק מעט, ויוצר את מה שאנו מרגישים ככבידה על כדור הארץ.
כאשר שני עצמים מסיביים כמו חורים שחורים או כוכבי נויטרונים מתמזגים, או כאשר סופרנובה מתפוצצת, זה ממש יכול ליצור גלים במרקם המרחב-זמן שמתפשטים החוצה אל היקום.
ציוץ מהתנגשויות קוסמיות
חלק מהגלים האלה יכולים להגיע למרחב-זמן המקיף את כדור הארץ, שם LIGO מסוגל לזהות אותם.
אולי אחת הדרכים הקלות ביותר לחשוב על האות המופק מהחורים השחורים הללו היא במונחים של גל קול.
ככל ששני החורים השחורים מתקרבים יותר ויותר זה לזה, השפל והפסגות של האות שלהם הופכים בולטים יותר, ובסופו של דבר נראים משהו כמו פיצוץ קול בתדר גבוה או"ציוץ" כשהם מתמזגים. בגלל זה, מדענים המירו את אותות מיזוג החורים השחורים לצליל ממשי.
"זה מה שאנחנו קוראים למוזיקה של כוח המשיכה", אמר גונזלס. במהלך מסיבת העיתונאים, מדענים התבדחו שהמוזיקה של הקוסמוס נשמעת משהו כמו ג'אז או אפילו מוזיקה קלאסית.
מהירות אור ניתנת לריסוק
'שינוי ים' באסטרופיזיקה
אות גלי הכבידה של דצמבר נוצר על ידי שני חורים שחורים רגע לפני המיזוג שלהם. העצמים היו פי 8 ו-14 ממסת השמש לפני ההתנגשות, ומדענים חושבים ששני החורים השחורים יצרו חור שחור אחד בערך פי 21 ממסת השמש לאחר התמזגות.
לשם השוואה, החורים השחורים שיצרו את אירוע ספטמבר היו מסיביים בערך פי 30 מהשמש.
יתכן גם ש-LIGO זיהה אירוע נוסף באוקטובר 2015, אם כי האות ממנו אינו ודאי יותר, אמרו חוקרים.
שני גילויים אלה מראים שנראה כי בינאריים של חורים שחורים נפוצים יחסית ביקום.
"אני חושב שהמשמעות של אות חדש (או אצווה חדשה של אותות) תהיה המעבר מ-LIGO כמכשיר לגילוי פיזיקה ל-LIGO כטלסקופ. וזה מרגש מאוד - זו ההתחלה של ענף חדש לגמרי באסטרונומיה, "אמרה האסטרופיזיקאית קייטי מאק, שאינה קשורה ל-LIGO, באימייל לקראת ההכרזה.
"גילוי אחד היה הוכחה למושג, ניצחון של התיאוריה ואישור לפיזיקה התיאורטית של חורים שחורים ומיזוגיהם, אבל גילויים מרובים פירושם שנוכל לחקור את כל אוכלוסיית החורים השחורים המתמזגים וחפצים קומפקטיים אחרים. יכול לעשות סטטיסטיקה, אנחנו יכולים ללמוד על שפע ושיעורים אנחנו יכולים להבין טוב יותר את הצמיחה של גלקסיות זה באמת שינוי בים.
מדענים בנו ולאחר מכן שדרגו את LIGO כדי לזהות את הגלים האלה כשהם עוברים דרך חלקו של כדור הארץ ביקום, ועד כה, המצפה עושה עבודה מדהימה.
הזיהוי הראשוני של חורים שחורים שהתמזגו סימן את הפעם הראשונה שמדענים אי פעם ראו גלי כבידה, אם כי אלברט איינשטיין תיאר את קיומם 100 שנים קודם לכן.
"עכשיו יש לנו הרבה יותר ביטחון שמיזוגים של שני חורים שחורים נפוצים ביקום הסמוך", אמרה האנה.
"עכשיו, כשאנחנו מסוגלים לזהות גלי כבידה, הם הולכים להיות מקור פנומנלי למידע חדש על הגלקסיה שלנו וערוץ חדש לגמרי לגילויים על היקום."
LIGO מכה שוב
סוג זה של מהפכה בחקר הפיזיקה הוא בדיוק מה שמדענים קיוו לו כאשר בנו את LIGO.
שני מתקני LIGO בצורת L מתוכננים לקלוט אפילו שינויים קלים במרחב-זמן. לכל זרוע של ה-L יש לייזר שעובר דרכה מפוצל בעיקול ה-L.
מראה בקצה כל זרוע מקפיצה את הלייזר בחזרה לעיקול. כל זרוע של ה-L היא באורך זהה, כך שהלייזר בכל צד של הגלאי אמור לחזור לעיקול בדיוק באותו זמן.
עם זאת, אם גל כבידה עובר דרך חלקו של כדור הארץ בחלל, הוא יאלץ את אחת הזרועות להימתח או להתכווץ בהתאם לאיזה חלק בחלל מגיע גל הכבידה. המשמעות היא ששני חצאי הלייזר לא יחזרו למרכז בו זמנית.
קרדיט: בוב אל-גרין/מאשבל
מדענים בנו שני גלאים כדי לוודא ששני המתקנים מזהים את אות גלי הכבידה, ועד כה, זה היה מאוד יעיל.
"עם זיהוי של שני אירועים חזקים בארבעת החודשים של ריצת התצפית הראשונה שלנו, נוכל להתחיל לחזות באיזו תדירות אנו עשויים לשמוע גלי כבידה בעתיד", אלברט לזריני, סגן מנהל מעבדת LIGO במכון קליפורניה של הטכנולוגיה, נאמר בהצהרה.
"LIGO מביאה לנו דרך חדשה לצפות בכמה מהאירועים האפלים אך האנרגטיים ביותר ביקום שלנו."
מחקר המפרט את הממצא החדש של גלי הכבידה מתקבל לפרסום בכתב העתמכתבי סקירה פיזית.
מרים קרמר עבדה ככותבת ב-Space.com במשך כ-2.5 שנים לפני שהצטרפה ל-Mashable כדי לכסות את כל מה שנוגע לחלל החיצון. היא יצאה לטיול בחוסר משקל בטיסה באפס כבידה וצפתה בטילים משוגרים לחלל ממקומות ברחבי ארצות הברית. מרים קיבלה את התואר השני שלה במדעים, בריאות ודיווח סביבתי מאוניברסיטת ניו יורק ב-2012, ובמקור היא באה מנוקסוויל, טנסי. עקבו אחר מרים בטוויטר בכתובת@mirikramer.
ניוזלטרים אלה עשויים להכיל פרסומות, עסקאות או קישורי שותפים. בלחיצה על הירשם, אתה מאשר שאתה בן 16+ ומסכים לנותנאי שימושומדיניות פרטיות.
